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用于液压致动蒸汽涡轮的主阀和旁通阀的系统和方法

文献发布时间:2024-04-18 19:58:26


用于液压致动蒸汽涡轮的主阀和旁通阀的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2022年5月26日提交的名称为“SYSTEM AND METHOD FORHYDRAULICALLY ACTUATING MAIN AND BYPASS VALVES OF A STEAM TURBINE”的印度申请202211030308的优先权和权益,该申请全文以引用方式并入本文。

背景技术

本文所公开的主题涉及蒸汽涡轮系统,并且更具体地,涉及用于液压致动蒸汽涡轮系统的主阀和旁通阀的系统。

蒸汽涡轮系统使用蒸汽来驱动一个或多个蒸汽涡轮。具有主阀的主供给管线被配置成控制对每个蒸汽涡轮的蒸汽供应,而具有旁通阀的旁通管线被配置成将蒸汽供应旁通到低温再热器和/或冷凝器。在操作中,主致动系统控制主阀,而单独的旁通致动系统控制旁通阀。主致动系统和旁通致动系统可以多种方式彼此不同,诸如不同的部件、不同的致动流体、不同的容量、不同的规格或它们的任何组合。遗憾的是,两个致动系统(例如,主致动系统和旁通致动系统)为初始购买和安装、维护以及后续修理或更换增加了相当大的成本。另外,两个致动系统在现场占用相当大的空间,并且可能需要来自不同供应商的设备,包括不同的控制系统或控制软件。需要能够操作主阀和旁通阀两者以帮助减少上述缺点的致动系统。

发明内容

下面概述了与最初要求保护的主题的范围相当的某些实施方案。这些实施方案并非旨在限制要求保护的主题的范围,而是这些实施方案仅旨在提供本主题的可能形式的简要概述。实际上,本主题可以涵盖可以与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。

在某些实施方案中,一种系统包括具有罐、泵组件和集管的液压动力单元。罐被配置成存储公共液压流体。泵组件被配置成从罐泵送公共液压流体以提供加压液压流体。蓄能器组件被配置成存储加压液压流体。集管联接到泵组件和蓄能器组件,其中集管被配置成将加压液压流体供应到蒸汽涡轮系统的一个或多个主阀和一个或多个旁通阀。

在某些实施方案中,一种系统包括蒸汽涡轮、主控制系统、旁通控制系统以及联接到该主控制系统和该旁通控制系统的液压动力单元。主控制系统具有联接到蒸汽涡轮的一个或多个主阀。旁通控制系统具有联接到蒸汽涡轮的一个或多个旁通阀。液压动力单元被配置成以足以操作一个或多个主阀和一个或多个旁通阀的压力供应公共液压流体。

在某些实施方案中,一种方法包括:将公共液压流体存储在液压动力单元的罐中;经由液压动力单元的泵组件从罐泵送公共液压流体以提供加压液压流体;以及经由液压动力单元的蓄能器组件存储加压液压流体。该方法还包括:经由液压动力单元的集管将加压液压流体供应到蒸汽涡轮系统的一个或多个主阀和一个或多个旁通阀,其中集管联接到泵组件和蓄能器组件。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时,将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点,附图中相同的字符在整个附图中表示相同的部件,其中:

图1是具有燃气涡轮系统、热回收蒸汽发生器(HRSG)、蒸汽涡轮系统和公共液压动力单元(HPU)的联合循环发电厂的实施方案的示意图,该公共液压动力单元联接到流体控制系统以操作蒸汽涡轮系统的主阀和旁通阀两者。

图2是联接到图1的HRSG和公共HPU的蒸汽涡轮系统和流体控制系统的实施方案的示意图,进一步图示了流体控制系统的主控制系统和旁通控制系统的细节。

图3是图1和图2的公共HPU的实施方案的示意图,进一步图示了用于主控制系统和旁通控制系统两者的共享部件的细节。

图4是图1至图3的公共HPU的液压调节、加热和冷却系统的实施方案的示意图。

图5是使用图1至图4的公共HPU的蒸汽涡轮系统的启动过程的实施方案的流程图。

图6是使用图1至图4的公共HPU的蒸汽涡轮系统的停机过程的实施方案的流程图。

图7是使用图1至图4的公共HPU的蒸汽涡轮系统的蒸汽涡轮跳闸过程的实施方案的流程图。

具体实施方式

下面将描述本公开的一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述,可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解,在任何此类实际实施方式的开发中,如在任何工程或设计项目中,必须作出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标,诸如遵守系统相关和业务相关的约束,这些约束可能因实施方式而异。此外,应当理解,此类开发工作可能是复杂且耗时的,但是对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。

当介绍本公开的各种实施方案的元件时,冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在元件中的一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的,并且意味着可能存在除列出元件之外的附加元件。

在如以下所讨论的某些实施方案中,公共液压动力单元(HPU)被配置成操作蒸汽涡轮系统的主阀和旁通阀两者。公共HPU具有带适用于主阀和旁通阀两者的规格的设备。例如,公共HPU的部件通常具有满足主阀或旁通阀中的任一者的更多要求的规格,使得规格可以基本上超过主阀或旁通阀中的一者的要求。公共HPU有助于降低用于致动主阀和旁通阀的部件的成本和空间消耗,特别是通过共享部件(例如,液压罐、液压泵、液压蓄能器、液压过滤器和调节设备、液压加热和冷却设备、监测设备(例如,传感器)和控制系统)来降低成本和空间消耗。公共HPU还有助于简化维护,这是因为只有一个公共HPU将经历各种部件的检查、修理和更换。公共HPU还通过共享部件来提供实质性的改进,这可以是对先前用于单独致动系统中的主阀或旁通阀中的任一者的部件的实质性升级。以下讨论呈现了在联合循环发电厂的背景下的公共HPU;然而,公共HPU可以用于具有主阀和旁通阀两者的任何液压控制系统中。附图中所描述的部件和特征中的每个部件和特征旨在以彼此的各种组合来使用。

图1是具有燃气涡轮系统12、热回收蒸汽发生器(HRSG)14、蒸汽涡轮系统16和公共液压动力单元(HPU)18的联合循环发电厂10的实施方案的示意图。燃气涡轮系统12循环通常称为“顶部循环”,而蒸汽涡轮系统16循环通常称为“底部循环”。如图1所示,通过联合这两个循环,联合循环发电厂10可能导致两个循环的更高效率。具体地,可以捕获来自顶部循环的废热并且将其用于产生HRSG 14中的蒸汽以用于底部循环。然而,HRSG 14可以被配置成产生和供应蒸汽以用于联合循环发电厂10中的其他用途。公共HPU 18具有在蒸汽涡轮系统16的主流体控制系统与旁通流体控制系统之间共享的多个部件、监测功能和控制功能。具体地,公共HPU 18通常消除了用于主流体控制系统和旁通流体控制系统的完全分离的致动系统(例如,液压动力单元)的使用。以下进一步详细讨论了公共HPU 18的特定特征和工作特性。

如图所示,燃气涡轮系统12包括进气区段20、压缩机区段22、燃烧器区段24、涡轮区段26和负载28,诸如发电机。进气区段20可以包括一个或多个空气过滤器、防冰系统、流体注入系统(例如,温度控制流体)、消音器挡板或它们的任何组合。压缩机区段22包括多个压缩机级30,这些压缩机级各自具有联接到压缩机轴38的多个旋转压缩机叶片32和联接到压缩机壳体36的多个固定压缩机导流片34。燃烧器区段24包括一个或多个燃烧器40。轴42在压缩机区段22与涡轮区段26之间延伸。每个燃烧器40包括联接到一个或多个燃料供应器46的一个或多个燃料喷嘴44,该一个或多个燃料供应器可以通过初级燃料回路和次级燃料回路供应燃料。燃料供应器46可以供应天然气、合成气、生物燃料、燃料油,或液体燃料与气体燃料的任何组合。涡轮区段26包括多个涡轮级56,这些涡轮级各自具有联接到涡轮轴54的多个旋转涡轮叶片48和联接到涡轮壳体52的多个固定涡轮导流片50。涡轮轴54还经由轴58连接到负载28。

在操作中,燃气涡轮系统12将进气流60从进气区段20传送到压缩机区段22中。压缩机区段22逐渐地压缩级30中的进气流60并且将压缩气流62递送到一个或多个燃烧器40中。一个或多个燃烧器40从燃料供应器46接收燃料,通过燃料喷嘴44传送燃料并且使燃料与压缩气流62燃烧以在燃烧器40内的燃烧室64中产生热燃烧气体。一个或多个燃烧器40然后将热燃烧气流66传送到涡轮区段26中。涡轮区段26使热燃烧气流66逐渐膨胀并且在排放废气流68之前驱动级56中的涡轮叶片48的旋转。在热燃烧气流66驱动涡轮叶片48旋转时,涡轮叶片48驱动涡轮轴54、轴42和58以及压缩机轴38旋转。因此,涡轮区段26驱动压缩机区段22和负载28旋转。可以将废气流68部分地或完全地引导流过HRSG 14以实现热回收和蒸汽产生。

HRSG 14可以包括设置在不同区段(诸如高压(HP)区段72、中压(IP)区段74和低压(LP)区段76)中的多个热交换器和/或热交换部件70。部件70可以包括在HP区段72、IP区段74和LP区段76中的每一者中的省油器、蒸发器、过热器或它们的任何组合。部件70可以经由各种导管和集管联接在一起,并且HRSG 14可以将一个或多个蒸汽流(例如,低压蒸汽、中压蒸汽和高压蒸汽)传送到蒸汽涡轮系统16。在例示的实施方案中,HRSG 14的部件70包括精制高压过热器78、次级再热器80、初级再热器82、初级高压过热器84、级间调温器86、级间调温器88、高压蒸发器90(HP EVAP)、高压省油器92(HP ECON)、中压蒸发器94(IP EVAP)、中压省油器96(IP ECON)、低压蒸发器98(LP EVAP)和低压省油器100(LP ECON)。HRSG 14还包括容纳各种部件70的外壳或管道102。以下进一步详细讨论了部件70的功能性。

蒸汽涡轮系统16包括蒸汽涡轮104,该蒸汽涡轮具有经由轴112和114联接在一起的高压蒸汽涡轮(HP ST)106、中压蒸汽涡轮(IP ST)108和低压蒸汽涡轮(LP ST)110。另外,蒸汽涡轮104可以经由轴118联接到负载116。类似于负载28,负载116可以包括发电机。HRSG14可以被配置成产生用于高压蒸汽涡轮106的高压蒸汽、用于中压蒸汽涡轮108的中压蒸汽以及用于低压蒸汽涡轮110的低压蒸汽。在某些实施方案中,可通过HRSG 14内的初级再热器82、级间调温器88和次级再热器80将来自高压蒸汽涡轮106的排气传送到中压蒸汽涡轮108中,并且可将来自中压蒸汽涡轮108的排气传送到低压蒸汽涡轮110中。蒸汽涡轮104可排放冷凝物120(或蒸汽可在蒸汽涡轮104下游的冷凝器122中冷凝),使得冷凝物120可经由一个或多个泵124泵送回到HRSG 14中。

在操作中,废气流68穿过HRSG 14并且将热量传递到部件70以产生用于驱动蒸汽涡轮104的蒸汽。可将来自低压蒸汽涡轮110的废汽引导到冷凝器122中以形成冷凝物120。来自冷凝器122的冷凝物120继而可以在泵124的辅助下被引导到HRSG 14的低压区段76中。冷凝物120然后可以流过低压省油器100,该低压省油器被配置成用废气流68对给水126(包括冷凝物120)进行加热。给水126可以从低压省油器100流入低压蒸发器98中。可以在泵125的辅助下朝向中压省油器96和高压省油器92引导来自低压省油器100的给水126。可以将来自低压蒸发器98的蒸汽引导到低压蒸汽涡轮110。同样,给水126可以从中压省油器96传送到中压蒸发器94中和/或朝向高压省油器92传送。此外,可以将来自中压省油器96的蒸汽传送到燃料气加热器95,在此处可以使用蒸汽来对用于燃气涡轮系统12的燃烧室64中的燃料气进行加热。可以将来自中压蒸发器94的蒸汽传送到中间蒸汽涡轮108。

可以将来自高压省油器92的给水126传送到高压蒸发器90中。可以将来自高压蒸发器90的蒸汽传送到初级高压过热器84和精制高压过热器78中,蒸汽在此处被过热化并且最终被传送到高压蒸汽涡轮106。级间调温器86可以位于初级高压过热器84与精制高压过热器78之间。级间调温器86可以使得能够更稳健地控制来自精制高压过热器78的蒸汽的排气温度。具体地,级间调温器86可以被配置成通过每当离开精制高压过热器78的蒸汽的排气温度超过预定值时,将较冷的给水喷雾注入精制高压过热器78上游的过热蒸汽中来控制离开精制高压过热器78的蒸汽的温度。

此外,可以将来自高压蒸汽涡轮106的排气引导到初级再热器82和次级再热器80中,在该处该排气可以在被引导到中压蒸汽涡轮108之前被再次加热。初级再热器82和次级再热器80也可以与级间调温器88相关联,该级间调温器被配置成控制来自再热器的废汽温度。具体地,级间调温器88可以被配置成通过每当离开次级再热器80的蒸汽的排气温度超过预定值时,将较冷的给水喷雾注入次级再热器80上游的过热蒸汽中来控制离开次级再热器80的蒸汽的温度。HRSG 14的部件70的布置仅仅是与公共HPU18一起使用的一个可能示例,并且部件70可以在本公开的范围内以不同方式布置。

蒸汽涡轮系统16还包括流体控制系统130,该流体控制系统具有联接到公共HPU18的主控制系统132和旁通控制系统134。如图所示,流体控制系统130包括联接到精制高压过热器78和进入高压蒸汽涡轮106中的入口的高压蒸汽供给管线或导管136、联接到高压蒸汽供给管线136的高压旁通管线或导管138以及联接到高压蒸汽涡轮106的出口和初级再热器82的排放或回流管线140。高压蒸汽供给管线136包括一个或多个高压主阀142,该一个或多个高压主阀各自由独立的液压致动器144驱动或致动以在打开位置与关闭位置之间移动。

例如,如图2所示,高压主阀142可以包括高压主蒸汽控制阀146(例如,HP主控制阀)和高压主蒸汽截止阀148(例如,HP主截止阀)。HP主控制阀146由液压致动器144中的一个液压致动器(例如,致动器144A)致动以调整(例如,增大或减小)进入高压蒸汽涡轮106中的高压蒸汽流,并且HP主截止阀148由液压致动器144中的一个液压致动器(例如,致动器144B)致动以启用或禁用(例如,停止)进入高压蒸汽涡轮106中的高压蒸汽流。

高压旁通管线138包括一个或多个高压旁通阀150,该一个或多个高压旁通阀各自由独立的液压致动器152驱动或致动以在打开位置与关闭位置之间移动。例如,高压旁通阀150可以包括高压旁通压力控制阀154(例如,HP旁通控制阀)、高压旁通喷淋水隔离阀156(例如,HP旁通喷雾隔离阀)和高压旁通喷淋水控制阀158(例如,HP旁通喷雾控制阀)。HP旁通控制阀154由液压致动器152中的一个液压致动器(例如,致动器152A)致动以调整(例如,增大或减小)从HP蒸汽供给管线136转向离开的高压旁通流的压力。HP旁通喷雾隔离阀156由液压致动器152中的一个液压致动器(例如,致动器152B)致动以启用或禁用(例如,停止)被配置成在回流到HRSG 14之前对高压旁通流进行调温的喷雾流。HP旁通喷雾控制阀158由液压致动器152中的一个液压致动器(例如,致动器152C)致动以调整(例如,增大或减小)被配置成在回流到HRSG 14之前对高压旁通流进行调温的喷雾流。在某些实施方案中,从给水126或HRSG 14中的另一水源递送用于喷雾的水。

如图1进一步所示,流体控制系统130包括中压蒸汽供给管线或导管160、中压旁通管线或导管162以及排放或回流管线164。中压蒸汽供给管线或导管160流体联接到中压蒸发器94和次级再热器80的出口和进入中压蒸汽涡轮108中的入口。中压旁通管线或导管162流体联接到中压蒸汽供给管线160。排放或回流管线164流体联接到中压蒸汽涡轮108的出口和进入低压蒸汽涡轮110中的入口。中压蒸汽供给管线160包括一个或多个中压主阀166,该一个或多个中压主阀各自由独立的液压致动器168驱动或致动以在打开位置与关闭位置之间移动。

例如,如图2所示,中压主阀166可以包括中压主蒸汽控制阀170(例如,IP主控制阀)和中压主蒸汽截止阀172(例如,IP主截止阀)。IP主控制阀170由液压致动器168中的一个液压致动器(例如,致动器168A)致动以调整(例如,增大或减小)进入中压蒸汽涡轮108中的中压蒸汽流,并且IP主截止阀172由液压致动器168中的一个液压致动器(例如,致动器168B)致动以启用或禁用(例如,停止)进入中压蒸汽涡轮108中的中压蒸汽流。

中压旁通管线162包括一个或多个中压旁通阀174,该一个或多个中压旁通阀各自由独立的液压致动器176驱动或致动以在打开位置与关闭位置之间移动。例如,中压旁通阀174可以包括中压旁通压力控制阀178(例如,IP旁通控制阀)、中压旁通蒸汽截流阀180(例如,IP旁通截流阀)、中压旁通喷淋水控制阀182(例如,IP旁通喷雾控制阀)和中压旁通喷淋水隔离阀184(例如,IP旁通喷雾隔离阀)。IP旁通控制阀178由液压致动器176中的一个液压致动器(例如,致动器176A)致动以调整(例如,增大或减小)从IP蒸汽供给管线160转向离开到达冷凝器122的中压旁通流的压力。IP旁通截流阀180由液压致动器176中的一个液压致动器(例如,致动器176B)致动以启用或禁用(例如,停止)从IP蒸汽供给管线160转向离开的旁通流。IP旁通喷雾控制阀182由液压致动器176中的一个液压致动器(例如,致动器176C)致动以调整(例如,增大或减小)被配置成在回流到冷凝器122之前对中压旁通流进行调温的喷雾流。IP旁通喷雾隔离阀184由液压致动器176中的一个液压致动器(例如,致动器176D)致动以启用或禁用(例如,停止)被配置成在回流到冷凝器122之前对中压旁通流进行调温的喷雾流。在某些实施方案中,从冷凝器122、水罐或HRSG 14中的另一水源递送用于喷雾的水。

如图1进一步所示,流体控制系统130包括低压蒸汽供给管线或导管190、低压旁通管线或导管192以及排放或回流管线194。低压蒸汽供给管线或导管190流体联接到低压蒸发器98的出口和来自中压蒸汽涡轮108的排放或回流管线164,并且流体联接到进入低压蒸汽涡轮110中的入口。低压旁通管线或导管192流体联接到低压蒸汽供给管线190。排放或回流管线194流体联接到低压蒸汽涡轮110的出口和进入低压省油器100中的入口。如以上所讨论的,回流管线194包括冷凝器122和泵124。低压蒸汽供给管线190包括一个或多个低压主阀196,该一个或多个低压主阀各自由独立的液压致动器198驱动或致动以在打开位置与关闭位置之间移动。

例如,如图2所示,低压主阀196可以包括低压主蒸汽控制阀200(例如,LP主控制阀或进气阀)和低压主蒸汽截止阀202(例如,LP主截止阀)。LP主控制阀200由液压致动器198中的一个液压致动器(例如,致动器198A)致动以调整(例如,增大或减小)进入低压蒸汽涡轮110中的低压蒸汽流,并且LP主截止阀202由液压致动器198中的一个液压致动器(例如,致动器198B)致动以启用或禁用(例如,停止)进入低压蒸汽涡轮110中的低压蒸汽流。

低压旁通管线192包括一个或多个低压旁通阀204,该一个或多个低压旁通阀各自由独立的液压致动器206驱动或致动以在打开位置与关闭位置之间移动。例如,低压旁通阀204可以包括低压旁通压力控制阀208(例如,LP旁通控制阀)、低压旁通蒸汽截流阀210(例如,LP旁通截流阀)、低压旁通喷淋水控制阀212(例如,LP旁通喷雾控制阀)和低压旁通喷淋水隔离阀214(例如,LP旁通喷雾隔离阀)。LP旁通控制阀208由液压致动器206中的一个液压致动器(例如,致动器206A)致动以调整(例如,增大或减小)从LP蒸汽供给管线190转向离开的低压旁通流的压力。LP旁通截流阀210由液压致动器206中的一个液压致动器(例如,致动器206B)致动以启用或禁用(例如,停止)从LP蒸汽供给管线190转向离开的旁通流。LP旁通喷雾控制阀212由液压致动器206中的一个液压致动器(例如,致动器206C)致动以调整(例如,增大或减小)被配置成在回流到冷凝器122之前对低压旁通流进行调温的喷雾流。LP旁通喷雾隔离阀214由液压致动器206中的一个液压致动器(例如,致动器206D)致动以启用或禁用(例如,停止)被配置成在回流到冷凝器122之前对低压旁通流进行调温的喷雾流。在某些实施方案中,从冷凝器122、水罐或HRSG 14中的另一水源递送用于喷雾的水。

公共HPU 18被配置成提供液压动力以致动或控制主控制系统132和旁通控制系统134的操作。例如,公共HPU 18被配置成提供液压动力以分别经由液压致动器144、168和198致动或控制主控制系统132的主阀142、166和196。通过进一步的示例,公共HPU 18被配置成提供液压动力以分别经由液压致动器152、176和206致动或控制旁通控制系统134的旁通阀150、174和204。有利地,在主控制系统132与旁通控制系统134之间共享公共HPU 18的部件和功能性,从而消除对用于主阀和旁通阀的单独液压动力单元的需要。如以下进一步详细讨论的,公共HPU 18具有多个共享部件220。

如图1所示,共享部件220可以包括一个或多个液压油箱或罐222、一个或多个液压泵224、一个或多个液压蓄能器226、液压调节、加热和冷却系统228以及监测和控制系统229。系统228包括被配置成控制液压流体(例如,用于主阀和旁通阀的公共液压流体)的温度和质量的热系统230和调节系统232。系统229包括被配置成监测和控制公共HPU 18的操作的监测系统234和控制系统236。罐222被配置成存储液压流体,包括新鲜的/新的液压流体、回流的液压流体和经处理的液压流体。泵224被配置成将液压流体加压到对于主控制系统132和旁通控制系统134两者而言足够的压力。液压蓄能器226被配置成存储加压液压流体,使得足够的液压流体可容易地用于致动主阀142、166和196以及旁通阀150、174和204。液压蓄能器226可以包括囊型蓄能器、活塞缸式蓄能器、弹簧偏置蓄能器、金属波纹管型蓄能器或施加机械能以存储加压液压流体的另一种类型的蓄能器。液压调节、加热和冷却系统228被配置成维持液压流体的适当条件或质量并且维持液压流体的适当温度。例如,热系统230可以包括被配置成将热量传递到液压流体或从液压流体传递热量的一个或多个热交换器、加热器或冷却器。调节系统232可以包括一个或多个颗粒过滤器、除水单元、分离器或它们的任何组合。调节系统232被配置成从液压流体去除颗粒物、水或其他不期望的材料。

包括监测和控制系统234和236的系统229被配置成监测和控制公共HPU 18、流体控制系统130和蒸汽涡轮系统16的各个方面的操作。监测系统234被配置成监测遍布于联合循环发电厂10中的多个传感器238,其被指定为“S”。控制系统236可以包括一个或多个控制器,该一个或多个控制器各自具有一个或多个处理器240、存储器242和指令244,这些指令存储在存储器242上并且可由处理器240执行以进行用于将液压动力递送到主控制系统132和旁通控制系统134的各种控制功能。公共HPU 18的控制系统236还可以与联合循环发电厂10的控制器246交互,其中控制器246包括一个或多个处理器248、存储器250和指令252,这些指令存储在存储器250上并且可由处理器248执行以进行用于操作燃气涡轮系统12、HRSG14、蒸汽涡轮系统16和流体控制系统130的各种控制功能。在某些实施方案中,控制系统236可以向控制器246传达信息(例如,传感器反馈、警告、警报等)和/或提供控制信号,反之亦然。

传感器238可以经由通信导线或无线通信电路通信地耦接到控制器246和/或控制系统236。传感器238可以设置在进气区段20、压缩机区段22、燃烧器区段24、涡轮区段26、HRSG 14和蒸汽涡轮系统16中的一个或多个位置处。例如,传感器238可以设置在高压蒸汽涡轮106、中压蒸汽涡轮108和低压蒸汽涡轮110中的每一者中的一个或多个位置处。传感器238还可以沿着管线136、138、140、160、162、164、190、192和194中的每个管线设置,从而有助于监测HRSG 14、蒸汽涡轮106、108和110、主阀142、166和196以及旁通阀150、174和204之间的各种流体参数。

另外,传感器238可以联接到和/或遍布于公共HPU 18,该公共HPU通过控制器246诸如在共享部件220(例如,罐222、泵224、蓄能器226等)中的每个共享部件处通信。例如,传感器238可以包括流量传感器、压力传感器、温度传感器、液位传感器、流体组合物传感器、火焰传感器、振动传感器、间隙传感器、跳闸传感器或它们的任何组合。来自传感器238的反馈可以由控制器246和/或控制系统236以多种方式使用。

在某些实施方案中,如果控制器246和/或控制系统236观察到HRSG 14、蒸汽涡轮系统16、流体控制系统130或公共HPU 18内的不期望的传感器反馈,则控制器246和/或控制系统236可以经由电子显示器向用户提供警报或警告,或可以改变公共HPU 18或流体控制系统130的操作。例如,根据来自传感器238的传感器反馈,控制器246和/或控制系统236可以触发流体控制系统130的跳闸,使用公共HPU 18致动旁通阀150、174和204打开或关闭和/或使用公共HPU 18致动主阀142、166和196打开或关闭。在某些实施方案中,HPU 18可以提供液压动力以部分或完全地打开旁通阀150、174和204和/或部分或完全地关闭主阀142、166和196。另外,HPU 18可以提供液压动力以部分或完全地关闭旁通阀150、174和204和/或部分或完全地打开主阀142、166和196。

公共HPU 18被配置成使用液压流体来提供液压动力,该液压流体诸如为具有适用于主阀142、166和196以及旁通阀150、174和204两者的高自燃温度的自熄性耐火流体。例如,自燃温度可以大于或等于约520摄氏度、540摄氏度、560摄氏度、580摄氏度或600摄氏度。存储在罐222中的液压流体可以包括例如自熄性(耐火)磷酸酯流体。一种这样的流体是自熄性(耐火)合成非水三芳基磷酸酯流体。例如,液压流体可以包括磷酸三二甲苯酯、磷酸三二甲苯酯和磷酸叔丁基苯基酯、具有15%至25%的磷酸三苯酯的磷酸叔丁基苯基酯、具有低水平(例如,小于1%、2%、3%、4%、5%)的磷酸三苯酯的磷酸叔丁基苯基酯,或它们的任何组合。在某些实施方案中,液压流体可以包括上述自熄流体中的一种或多种自熄流体,这些自熄流体由西弗吉尼亚州,哈普斯渡口的ICL工业产品公司(ICL IndustrialProducts of Gallipolis Ferry,WV)以商品名

公共HPU 18可以被配置成将液压流体加压到适用于主阀142、166和196以及旁通阀150、174和204两者的压力。例如,在某些实施方案中,HPU 18可以被配置成将液压流体加压到至少2400psig、2500psig或2600psig的压力。同样,相同的液压流体及其相关联的属性可以用于主阀142、166和196以及旁通阀150、174和204两者。

如图1所示,公共HPU 18经由一个或多个液压供给管线或导管254将加压液压流体供应到相应阀142、150、166、174、196和204的液压致动器144、152、168、176、198和206中的每个液压致动器,并且公共HPU 18经由一个或多个液压回流管线或导管256从相应阀142、150、166、174、196和204的液压致动器144、152、168、176、198和206中的每个液压致动器接收回流液压流体。在某些实施方案中,液压致动器144、152、168、176、198和206中的每个液压致动器可以具有专用或独立的液压供给管线254和专用或独立的液压回流管线256。另外,在某些实施方案中,公共HPU 18可以将加压液压流体递送到一个或多个组中的液压致动器144、152、168、176、198和206,该一个或多个组诸如为与高压蒸汽涡轮106、中压蒸汽涡轮108和/或低压蒸汽涡轮110相关联的旁通阀组、主阀组和/或阀组。

图2是联接到图1的HRSG 14和公共HPU 18的蒸汽涡轮系统16和流体控制系统130的实施方案的示意图,进一步图示了主控制系统132和旁通控制系统134的细节。除非另行指出,否则图2所示的部件中的每个部件与以上参考图1详细描述的部件相同。尽管图2没有示出图1所示的某些细节和部件,但是这些部件是图2所示的系统的一部分。例如,HRSG 14和公共HPU 18包括以上参考图1描述的部件和功能。图2中进一步示出了图1中为简单起见未示出的附加细节。

如图2所示,高压蒸汽供给管线136在蒸汽流动方向上从HRSG 14延伸到高压蒸汽涡轮106的入口,而高压旁通管线138在旁通流动方向上从高压蒸汽供给管线136延伸回到HRSG 14。如上所述,HP主控制阀146和HP主截止阀148被配置成控制沿着高压蒸汽供给管线136到高压蒸汽涡轮106的高压蒸汽流,并且HP旁通控制阀154被配置成控制沿着高压旁通管线138从高压蒸汽供给管线136回到HRSG 14的高压蒸汽旁通流。如图2进一步所示,HP旁通喷雾隔离阀156和HP旁通喷雾控制阀158沿着通向一个或多个喷雾喷嘴262的供水管线或导管260设置,该一个或多个喷雾喷嘴被配置成将喷雾注入到高压旁通管线138中以在回流到HRSG 14之前对高压蒸汽旁通流进行调温。供水管线或导管260可以联接到给水管线126、供水罐或另一水源。

用于中压蒸汽涡轮108的阀具有与用于高压蒸汽涡轮106的阀类似的布置。例如,中压蒸汽供给管线160在蒸汽流动方向上从HRSG 14延伸到中压蒸汽涡轮108的入口,而中压旁通管线162在旁通流动方向上从中压蒸汽供给管线160延伸回到冷凝器122。IP主控制阀170和IP主截止阀172被配置成控制沿着中压蒸汽供给管线160到中压蒸汽涡轮108的中压蒸汽流。IP旁通控制阀178和IP旁通截流阀180被配置成控制沿着中压旁通管线162从中压蒸汽供给管线160回到冷凝器122的中压蒸汽旁通流。如图2进一步所示,IP旁通喷雾隔离阀184和IP旁通喷雾控制阀182沿着通向一个或多个喷雾喷嘴266的供水管线或导管264设置,该一个或多个喷雾喷嘴被配置成将喷雾注入到中压旁通管线162中以在回流到冷凝器122之前对中压蒸汽旁通流进行调温。供水管线或导管264可以联接到冷凝器122、供水罐或另一水源。

用于低压蒸汽涡轮110的阀具有与用于高压蒸汽涡轮106和中压蒸汽涡轮108的阀类似的布置。例如,低压蒸汽供给管线190在蒸汽流动方向上从HRSG 14延伸到低压蒸汽涡轮110的入口,而低压旁通管线192在旁通流动方向上从低压蒸汽供给管线190延伸回到冷凝器122。LP主控制阀200和LP主截止阀202被配置成控制沿着低压蒸汽供给管线190到低压蒸汽涡轮110的低压蒸汽流。LP旁通控制阀208和LP旁通截流阀210被配置成控制沿着低压旁通管线192从低压蒸汽供给管线190回到冷凝器122的低压蒸汽旁通流。如图2进一步所示,LP旁通喷雾隔离阀214和LP旁通喷雾控制阀212沿着通向一个或多个喷雾喷嘴270的供水管线或导管268设置,该一个或多个喷雾喷嘴被配置成将喷雾注入到低压旁通管线192中以在回流到冷凝器122之前对低压蒸汽旁通流进行调温。供水管线或导管268可以联接到冷凝器122、供水罐或另一水源。

在操作中,公共HPU 18被配置成通过一个或多个液压供给管线254将加压液压流体供应到相应阀142、150、166、174、196和204的液压致动器144、152、168、176、198和206中的每个液压致动器,从而为主控制系统132(例如,主阀142、166和196)和旁通控制系统134(例如,旁通阀150、174和204)两者提供共享液压动力。公共HPU 18还包括一个或多个液压回流管线256,该一个或多个液压回流管线联接到相应阀142、150、166、174、196和204的液压致动器144、152、168、176、198和206,从而将液压流体回流到公共HPU 18。HPU 18、流体控制系统130、HRSG 14和蒸汽涡轮系统16的所有其他方面与以上详细描述的方面相同。

图3是图1和图2的公共HPU 18的实施方案的示意图,进一步图示了用于主控制系统132和旁通控制系统134两者的共享部件220的细节。除非另行指出,图3所示的部件中的每个部件与以上参考图1和图2详细描述的部件相同。尽管图3没有示出图1和图2所示的某些细节和部件,但是这些部件是图3所示的系统的一部分。图3中进一步示出了图1和图2中为简单起见未示出的附加细节。

如图3所示,公共HPU 18包括罐222、具有联接到罐222的多个泵224的泵组件300、联接到泵组件300的歧管302(例如,公共或单件歧管)、联接到歧管302的集管304(例如,公共或单件集管)、具有联接到集管304的多个蓄能器226的蓄能器组件306、联接到罐222和主控制系统132的跳闸系统308、联接到罐222的液压调节、加热和冷却系统228以及联接到公共HPU 18的各种部件的监测和控制系统229。

在某些实施方案中,罐222可以包括分成多个区段的单个罐、多个单独罐或它们的组合。罐222的设计、容量和表面积可以被配置成增加空气逸出、增加罐内的流动分布并且减小罐222的占有面积尺寸。罐222可以包括被布置成改善液压流体(例如,三芳基磷酸酯液压流体)的空气逸出的吸入管线、排放管线和罐222内侧的内部挡板310,该液压流体在高流体温度下可能易于夹杂空气和上漆。在某些实施方案中,罐222可以分成三个区段:流体回流区段312、逸出区段314和主泵区段316。流体回流区段312包括一个或多个浸料管318,该浸料管联接到一个或多个粗滤器320,该一个或多个粗滤器被配置成抽吸液压流体以便通过系统228进行冷却和调节。逸出区段314被配置成从系统228接收冷却的液压流体的回流。主泵区段316具有一个或多个浸料管322,该一个或多个浸料管联接到被配置成将液压流体供给到泵组件300的泵224中的一个或多个粗滤器324。HPU 18可以包括被配置成将液压流体排放到低于工作液位328的罐222中以减少充气的一个或多个排出回流管线326。在某些实施方案中,罐222可以包括用于从蒸汽阀(例如,主阀142、166和196以及旁通阀150、174和204)返回的液压流体排出回流的客户连接件,其中返回到罐222的排出回流在工作液位328以下终止。

罐222还可以包括各种传感器238,诸如液位变送器或传感器330、流体温度变送器或传感器332以及流体压力变送器或传感器334,这些传感器被配置成监测罐222中的液压流体的液位、流体温度和流体压力。液位传感器330被配置成监测罐222中的液压流体的液位,从而使得监测和控制系统229能够针对罐222中的液压流体的过高或过低液位触发警报。流体温度传感器332被配置成监测罐222中的液压流体的温度,从而使得监测和控制系统229能够响应于高液压流体温度(诸如大于50摄氏度、60摄氏度或70摄氏度)而触发警报。流体压力传感器334被配置成监测罐222中的液压流体的压力,从而使得监测和控制系统229能够响应于罐222中的高或低压力(例如,基于上限和下限压力阈值)而触发警报并且启动和停止泵224。

罐222还可以包括各种视觉计量器或指示器336,诸如液位指示器338、流体温度指示器340和流体压力指示器342,这些视觉计量器或指示器被配置成提供罐222中的液压流体的液位、流体温度和流体压力的局部视觉指示。视觉计量器或指示器336可以包括机械计量器、电子计量器或显示器或它们的任何组合。在某些实施方案中,指示器336可以彼此独立,或指示器336可以集成到单个公共指示器(例如,联接到基于处理器的单元、计算机或控制器的电子显示器)中。罐222还可以包括被配置成收集罐222内的液压流体中的任何含铁颗粒的一个或多个罐磁体344。

罐222可以是具有内部挡板310的不锈钢罐。内部挡板310形成从流体回流区段312到主泵区段316的流体流动路径,这允许用于液压流体的足够脱氧时间。罐222体积的尺寸设定成保存系统中的所有液压流体,包括供给和排出管线中的液压流体的量,其中基本上所有的液压流体都将在停机状况期间流回罐222。泵224、蓄能器226、热交换器(例如,热系统230)、过滤器(例如,调节系统232)、歧管(例如,302)和阀可以安装在罐222的顶壁和/或侧壁上。罐222还可以包括检修舱口346和348(例如,可移除检修门)以使得用户能够进入罐222内侧。

公共HPU 18包括具有多个泵224的泵组件300,该多个泵可以彼此相同或不同。例如,泵224可以包括两个或更多个冗余泵,诸如旋转泵、轴向往复泵或它们的组合。例如,泵224可以包括两个或更多个冗余的压力补偿、可变排量、轴向活塞泵。在某些实施方案中,一个或多个泵224(例如,初级泵)被配置用于正常操作,而一个或多个泵224(例如,次级泵)被配置为备用泵。泵224可以由AC马达、DC马达或它们的组合驱动。

泵224可以被配置成将液压流体加压到用于主阀142、166和196以及旁通阀150、174和204两者的合适压力(例如,至少2400psig、2500psig或2600psig)。泵224的最大流量可以由在工作压力下的最大体积停止和额定马达负载电流设定。泵224的排放压力可以通过压力补偿器保持恒定,该压力补偿器调节排放流量以在每个泵224的出口处保持给定压力,前提条件是下游系统产生足够的背压。每个泵224的吸入侧可以包括泵吸隔离阀350和位置开关352(包括进来作为联接到泵组件300的传感器238的一部分)。泵吸隔离阀350与罐222中的浸料管322中的至少一个浸料管流体连通。联接到浸料管322的粗滤器324被配置成保护泵224以防止较大颗粒/异物被吸入泵224中。泵吸隔离阀350被配置成在泵224的维护期间将泵224的吸入侧与罐222隔离。位置开关352被配置成检测泵吸隔离阀350的位置(例如,打开或关闭的阀位置)并且提供用于启动泵224的马达354的许可(例如,阀完全打开)。每个泵224的排放侧还可以包括被配置成去除歧管302上游的污染物的一个或多个过滤器356。

歧管302可以包括沿着多个流体流动路径、回路或管线358中的每一者的多个阀和过滤器和/或与其联接,这些流体流动路径、回路或管线与泵组件300的多个泵224联接。换句话讲,每个泵224具有其自身的冗余管线358,其穿过歧管302到达集管304。对于联接到相应泵224的每个管线358,歧管302可以包括安全阀360(例如,安全减压阀)、泄放阀362(例如,空气泄放阀)、过滤器364(例如,高压颗粒过滤器)、隔离阀366和止回阀368中的一者或多者。安全阀360可以被配置成在泵补偿器故障、部件错误调整或另一问题的情况下保护管线358免于过度加压。泄放阀362可以被配置成在启动时自动将空气泄放到排出回流管线326并且然后关闭以用于正常操作。过滤器364可以被配置成滤出液压流体中的颗粒或其他污染物。隔离阀366和止回阀368被配置成使得能够在操作期间改变过滤器364。

歧管302还包括一个或多个传感器238(例如,传感器370)以及视觉计量器或指示器372和/或与其联接。例如,传感器370和指示器372可以联接到安全阀360、泄放阀362、过滤器364、隔离阀366和/或止回阀368。传感器370可以包括例如温度传感器、流速传感器、流体组合物传感器和/或压力传感器(例如,差动压力传感器)。在某些实施方案中,传感器370(例如,差动压力传感器)被配置成监测跨过滤器364的差动压力并且响应于高差动压力(例如,基于一个或多个压力阈值)而触发警报。因此,传感器370可以包括设置在过滤器364上游和下游的压力传感器,例如在泵224的排放部处的排放压力传感器和在集管304处的集管压力传感器。类似地,指示器372可以包括例如温度指示器、流速指示器、流体组合物指示器和/或压力指示器(例如,差动压力指示器)。在某些实施方案中,指示器372(例如,差动压力指示器)被配置成指示跨过滤器364的差动压力(例如,压降)。

歧管302然后将液压流体传送到集管304中,该集管又经由蓄能器歧管374与蓄能器组件306联接,经由跳闸歧管376与跳闸系统308联接并且与延伸到罐222的旁通阀378联接。旁通阀378被配置成使得能够将集管304排流到罐222以用于泵224的维护和/或试运转。

蓄能器组件306被配置成从公共集管304接收液压流体并且在瞬变状况(诸如阀致动器瞬变(例如,在跳闸事件之后重置阀))期间提供瞬时流。蓄能器组件306可以包括液压蓄能器226,诸如1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个液压蓄能器226。液压蓄能器226的尺寸和数量可以取决于在瞬变状况(诸如涡轮重置)期间的系统需求。液压蓄能器226可以包括例如囊型液压蓄能器,诸如囊的一侧预先充有气体(例如,惰性气体,诸如氮气)并且囊的另一侧存储有加压液压流体的蓄能器。液压蓄能器226还可以包括活塞缸式蓄能器、波纹管蓄能器或任何其他压力储存库。在高流量瞬变需求期间,存储在液压蓄能器226(例如,囊型液压蓄能器)中的加压液压流体被配置成提供附加容量来维持集管304中的集管压力。例如,液压蓄能器226被设计成提供足够的容量来处理主控制系统132、旁通控制系统134和跳闸系统308的需求。

每个液压蓄能器226沿着具有隔离阀382、排出阀384和安全阀386(例如,安全减压阀)的流体路径、回路或管线380设置。隔离阀382被配置成打开或关闭以启用或禁用从液压蓄能器226到集管304的压力传递。排出阀384被配置成通过排出回流管线388、326将液压流体排流回到罐222。安全阀386被配置成释放压力以保护蓄能器组件306免受过压状况的影响。安全阀386可以被配置成经由排出回流管线388、326将液压流体回流到罐222。隔离阀382和排出阀384可以被配置成通过将蓄能器组件306与集管304隔离并且将液压流体排出到罐222来实现蓄能器组件306的维护。

公共HPU 18可以包括被配置成监测和控制公共HPU 18的部件(包括罐222、泵组件300、歧管302、集管304、蓄能器组件306和跳闸系统308)的各种传感器238和控件390。在某些实施方案中,传感器238在所示部件中的每个部件处包括压力传感器、温度传感器、液位传感器、流体组合物传感器、流速传感器或它们的任何组合。例如,传感器238可以包括如以上所讨论的联接到罐222的传感器238(例如330、332和334)、联接到泵组件300的传感器238(例如392)、如以上所讨论的联接到歧管302的传感器238(例如370)、联接到集管304的传感器238(例如394)以及联接到蓄能器组件306的传感器238(例如396)。类似地,控件390可以包括分别联接到泵组件300、歧管302和蓄能器组件306的控件398、400和402。这些传感器238和控件390被配置成使得监测和控制系统229能够监测公共HPU 18的工作参数并且控制各种部件以确保用于蒸汽涡轮系统16(例如,主控制系统132和旁通控制系统134)的液压流体的适当供应。

以上已经详细描述了传感器238,诸如联接到罐222的传感器330、332和334以及联接到歧管302的传感器370。联接到泵组件300的传感器238(例如,一个或多个传感器392)可以包括被配置成监测来自泵224的排放压力的泵排放压力传感器。联接到集管304的传感器238(例如,一个或多个传感器394)可以包括被配置成监测集管304的集管压力的一个或多个集管压力传感器(例如,三个集管压力传感器)。监测和控制系统229可以被配置成在集管压力下降到低于第一阈值集管压力(诸如低于1800psig、1850psig、1900psig、1950psig或2000psig)的情况下启动和/或增加泵224的速度。在某些实施方案中,监测和控制系统229可以被配置成在三个集管压力传感器中的两个集管压力传感器指示集管304的低压力(例如,低于第二阈值集管压力)的情况下触发警报并且使公共HPU 18跳闸。第二阈值集管压力可以小于第一阈值集管压力,诸如低于1500psig、1550psig、1600psig、1650psig或1700psig。类似地,联接到蓄能器组件306的传感器238(例如,一个或多个传感器396)可以被配置成测量流体压力,使得监测和控制系统229可以被配置成在流体压力下降到低于一个或多个压力阈值的情况下触发警报和/或跳闸。

控件390(诸如控件398、400和402)可以被配置成致动阀、控制驱动泵224的马达354的操作和速度,并且总体上控制通过公共HPU 18的流体流动。例如,控件398可以被配置成控制隔离阀350的打开和关闭并且启动和/或控制泵组件300中的泵224的马达354的速度。类似地,控件400可以被配置成控制歧管302的泄放阀362和隔离阀366的打开和关闭。通过进一步的示例,控件402可以被配置成控制蓄能器组件306的隔离阀382、排出阀384和安全阀386的打开和关闭。另外,在某些实施方案中,控件402可以被配置成诸如通过控制用于维持所存储的液压流体的压力的气体压力(例如,惰性气体,诸如氮气)来控制蓄能器226中的每个蓄能器中的加压。

如以上所讨论的,公共HPU 18包括被配置成在涡轮保护跳闸事件的情况下保护蒸汽涡轮系统16的跳闸系统308。跳闸系统308被配置成向蒸汽涡轮阀(例如,主阀142、166、196)提供加压液压流体,这充当用于供阀(例如,主阀142、166、196)在正常工作控制模式下操作的许可。在跳闸时,跳闸系统308使到蒸汽阀(例如,主阀142、166、196)的液压流体跳闸供应(FSS)减压,从而使它们快速移动到它们的安全(例如,跳闸模式)位置。跳闸系统308可以配置有基于三中取二表决逻辑来工作的三中取二系统。

跳闸系统308包括以下部件:具有跳闸阀404、接近开关406和隔断阀408的电子跳闸装置(ETD)。跳闸阀404可以包括被配置成作为导频操作以驱动主方向控制阀的跳闸阀410、412和414,诸如电磁阀。接近开关406可以包括被配置成监测ETD(例如,跳闸阀410、412和414)的位置并且向控制器246和/或控制系统236提供反馈的接近开关416、418和420。隔断阀408可以包括被配置成在跳闸模式期间阻止液压流体跳闸供应(FSS)进入主跳闸油集管和ETD(例如,跳闸阀404)并且在重置模式期间使得能够流过ETD(例如,跳闸阀404)的隔断阀422、424和426。跳闸系统308被设计成在跳闸模式期间通过使用隔断阀408阻断到跳闸歧管的流动来维持主集管压力(例如,公共集管304)。跳闸系统308构型(具有三中取二表决逻辑)允许ETD(例如,跳闸阀404)单独地联机测试(而不使系统跳闸),以确保在跳闸事件期间正常运行。当引发跳闸时,三个ETD(例如,跳闸阀404)断电以使液压流体跳闸供应(FSS)快速减压并且将跳闸液压流体排流回到罐222。跳闸液压流体的路径由方向控制阀控制。

如图所示,液压调节、加热和冷却系统228包括被配置成控制液压流体的温度和质量的热系统230和调节系统232。例如,热系统230被配置成对液压流体进行加热和/或冷却以将液压流体的温度维持在上限和下限温度阈值内。调节系统232被配置成通过例如从液压流体去除水、颗粒或其他不期望的材料来调节液压流体。以下参考图4详细讨论了液压调节、加热和冷却系统228的附加细节。

图4是图1至图3的公共HPU 18的液压调节、加热和冷却系统228的实施方案的示意图。在例示的实施方案中,公共HPU 18的监测和控制系统229可通信地耦接到液压调节、加热和冷却系统228的各种传感器430、阀432和部件434,如虚线436所示,使得监测系统234可以监测来自传感器430的传感器反馈,并且控制系统236可以控制阀432和部件434的操作以控制液压流体的温度和质量。热系统230包括联接到罐222的热控制流动路径或环路440,其中环路440包括设置在罐222中的吸滤器442、具有由马达448驱动的泵446的泵马达组件444、一个或多个加热器450、一个或多个过滤器452以及一个或多个冷却器454。在某些实施方案中,加热器450、过滤器452和冷却器454可以不同的顺序或彼此平行地布置。

类似地,调节系统232包括调节流动路径或环路460,其中环路460包括设置在罐222中的吸滤器462、具有由马达468驱动的泵466的泵马达组件464、一种或多种调节介质470以及一个或多个过滤器472。在某些实施方案中,调节介质470和过滤器472可以不同的顺序或彼此平行地布置。环路440和460中的每个环路包括各种传感器430和阀432,以便于由监测和控制系统229进行监测和控制。在公共HPU 18的操作期间,泵马达组件444和464可以连续地运行以使液压流体循环通过热系统230和调节系统232。

热系统230的环路440包括将部件互连的多个流体导管。例如,环路440包括在吸滤器442与泵446之间的流体导管474(例如,供应导管)、在泵446与加热器450之间的流体导管476、在加热器450与过滤器452之间的流体导管478、在过滤器452与冷却器454之间的流体导管480以及在冷却器454与罐222之间的流体导管482(例如,回流导管)。在例示的实施方案中,环路440中的阀432可以包括沿着相应流体导管476、478和480的阀484、486和488,以便于控制通过加热器450、过滤器452和冷却器454的流体流动。例如,阀484、486和488可以包括单向阀(例如,止回阀)、安全阀、压力控制阀、恒温控制阀、分配或传递阀或它们的任何组合。例如,阀484可以相等或不同的流速和压力将液压流体的流量分配到加热器450中的每个加热器,阀486可以相等或不同的流速和压力将液压流体的流量分配到过滤器452中的过滤器,并且阀488可以相等或不同的流速和压力将液压流体的流量分配到冷却器454中的每个冷却器。

另外,流体导管476、478和480可以经由具有相应阀496、498和500的导管490、492和494联接到流体导管482。阀496、498和500被配置成打开和关闭通过导管490、492和492到达流体导管482(例如,回流导管)的流体流动,从而使得液压流体能够在泵446、加热器450、过滤器452和冷却器454之间旁通流动。在某些实施方案中,阀496、498和500可以包括减压阀或恒温控制阀。减压阀可以在达到液压流体的流体流动中的一个或多个压力阈值时打开。恒温控制阀可以基于液压流体的温度来调节液压流体的流体流动,并且因此可以在达到液压流体的流体流动中的一个或多个温度阈值时打开。

如进一步所示,环路440中的传感器430可以包括联接到加热器450、过滤器452和冷却器454的传感器502、504和506。传感器430可以被配置成监测温度、压力、流速、污染物(例如,水)的含量或它们的任何组合。例如,传感器502可以在相对于加热器450中的每个加热器的上游、内部和/或下游位置处监测前述参数(例如,温度)。类似地,传感器506可以在相对于冷却器454中的每个冷却器的上游、内部和/或下游位置处监测前述参数(例如,温度)。传感器504可以在相对于过滤器452中的每个过滤器的上游、内部和/或下游位置处监测前述参数(例如,压力)。例如,传感器504(例如,压力传感器)可以监测跨过滤器452中的每个过滤器的压降,使得监测系统234可以在压降超过一个或多个压力阈值的情况下触发警报。监测和控制系统229使用前述传感器测量结果来增加或减少通过热系统230的液压流体的流量,以将温度维持在上限温度阈值与下限温度阈值之间。

热系统230的加热器450、过滤器452和冷却器454可以包括多种构型和设备。例如,加热器450可以包括电加热器、被配置成在来自罐222的液压流体与热流体(例如,热水)之间传递热量的热交换器、被配置成阻止热流体流动到冷却器454的加热螺线管或它们的组合。过滤器452可以包括被配置成捕获超过阈值尺寸的任何颗粒的颗粒过滤器,诸如筒式过滤器。在某些实施方案中,过滤器452可以具有Beta3>200的评级。冷却器454可以包括被配置成经由一个或多个冷却剂供应器508在来自罐222的液压流体与热流体(例如,水)之间交换热量的热交换器,该一个或多个冷却剂供应器经由流体导管510和512联接到冷却器454。冷却器454的热交换器可以包括例如100%容量的热交换器。传感器430还可以包括联接到冷却剂供应器508的一个或多个传感器514,使得监测系统234可以监测冷却剂供应器508的参数(例如,热流体的温度)。

调节系统232的环路460包括将部件互连的多个流体导管。例如,环路460包括在吸滤器462与泵466之间的流体导管516(例如,供应导管)、在泵466与调节介质470之间的流体导管518、在调节介质470与过滤器472之间的流体导管520以及在过滤器472与罐222之间的流体导管522(例如,回流导管)。在例示的实施方案中,环路460中的阀432可以包括沿着相应流体导管518和520的阀524和526,以便于控制通过调节介质470和过滤器472的流体流动。例如,阀524和526可以包括单向阀(例如,止回阀)、安全阀、压力控制阀、分配或传递阀或它们的任何组合。例如,524可以相等或不同的流速和压力将液压流体的流量分配到调节介质470中的每种调节介质,并且阀526可以相等或不同的流速和压力将液压流体的流量分配到过滤器472中的每个过滤器。

另外,流体导管518和520可以经由具有相应阀532和534的导管528和530联接到流体导管522。阀532和534被配置成打开和关闭通过导管518和520到达流体导管522(例如,回流导管)的流体流动,从而使得液压流体能够在泵466、调节介质470和过滤器472之间旁通流动。在某些实施方案中,阀532和534可以包括减压阀。减压阀可以在达到液压流体的流体流动中的一个或多个压力阈值时打开。

如进一步所示,环路460中的传感器430可以包括联接到调节介质470和过滤器472的传感器536和538。传感器536和538可以被配置成监测温度、压力、流速、污染物(例如,水)的含量或它们的任何组合。例如,传感器536和538可以在相对于调节介质470和过滤器472中的每一者的上游、内部和/或下游位置处监测前述参数。在某些实施方案中,传感器536和538(例如,压力传感器)可以监测跨调节介质470和过滤器472中的每一者的压降,使得监测系统234可以在压降超过一个或多个压力阈值的情况下触发警报。监测和控制系统229使用前述传感器测量结果来增加或减少通过调节系统232的液压流体的流量,以维持液压流体的合适质量(例如,小于阈值的颗粒和/或水含量)。

调节系统232的调节介质470和过滤器472可以包括多种构型和设备。在某些实施方案中,调节介质470可以包括离子交换型酸控制介质,以将液压流体总酸值(TAN)保持在阈值以下,从而帮助降低流体上漆的可能性。过滤器472可以包括颗粒过滤器、除水元件或它们的组合。例如,过滤器472可以包括筒式过滤器、离心分离器、重力分离器或它们的任何组合。过滤器472(例如,颗粒过滤器)可以具有Beta3>200的评级。

罐222还可以联接到具有进气系统542和排气系统544的空气干燥系统540。进气系统542可以包括被配置成供应和干燥进入罐222中的气流的空气供应器546和空气干燥器548。空气供应546可以包括一个或多个风扇、空气过滤器、导管或它们的组合。空气干燥器548可以包括减湿剂、干燥剂材料或它们的组合。排气系统544可以包括罐通气装置550,该罐通气装置允许释放由进气系统542提供的气流。因此,来自进气系统542的干噪气流可以吸收罐222内的湿气以产生湿气流,然后通过罐通气装置550排放该湿气流。

以上参考图1至图4详细描述的公共HPU 18可以用于改进蒸汽涡轮系统16的操作。例如,公共HPU 18可以使用用于主控制系统132和旁通控制系统134两者的公共液压流体(例如,自熄性耐火流体),其中这些特性被选择为满足系统132和134中的每个系统的更高需求。公共HPU 18还可以改进蒸汽涡轮系统16的启动、停机和涡轮跳闸过程的一个或多个方面。

图5是系统10的蒸汽涡轮系统16的启动过程600的实施方案的流程图。如图5所示,启动过程600可以包括启动燃气涡轮系统12(框602),随后是使用公共HPU 18的各种步骤。例如,启动过程600的框604可以包括至少部分地打开高压旁通压力控制阀154(例如,最小开度)来控制上游压力,并且基于下游温度设定点,打开高压旁通喷淋水隔离阀156和高压旁通喷淋水控制阀158以开始喷雾注入水来控制下游温度,其中来自公共HPU 18的液压流体用于促进高压阀154、156、158的打开。在框606中,启动过程600还可以包括打开中压旁通蒸汽截流阀180(例如,打开到100%打开)并且至少部分地打开中压旁通压力控制阀178来控制上游压力(例如,最小开度),并且基于下游温度设定点,打开中压旁通喷淋水隔离阀184和中压旁通喷淋水控制阀182以开始喷雾注入水来控制下游温度,其中来自公共HPU 18的液压流体用于促进中压阀178、180、182、184的打开。

在框608中,启动过程600可以包括调节高压旁通压力控制阀154和中压旁通压力控制阀178以控制上游压力设定点,并且调节高压旁通喷淋水控制阀158和中压旁通喷淋水控制阀182以控制下游温度,其中来自公共HPU 18的液压流体用于促进阀的打开。在框610中,启动过程600还可以包括打开低压旁通蒸汽截流阀210(例如,打开到100%打开)并且至少部分地打开低压旁通压力控制阀208,并且基于下游温度设定点,打开低压旁通喷淋水隔离阀214和低压旁通喷淋水控制阀212以开始喷雾注入水来控制下游温度,其中来自公共HPU 18的液压流体用于促进低压阀208、210、212、214的打开。

在框612中,启动过程600可以包括当蒸汽涡轮底板压力达到中压时打开和调节中压主蒸汽控制阀170和中压主蒸汽截止阀172,其中来自公共HPU 18的液压流体用于促进中压阀170、172的打开。在框614中,启动过程600可以包括打开和调节高压主蒸汽控制阀146和高压主蒸汽截止阀148,其中来自公共HPU 18的液压流体用于促进高压阀146、148的移动。在框616中,启动过程600可以包括打开和调节低压主控制阀200和低压主截止阀202,其中来自公共HPU 18的液压流体用于促进低压阀200、202的打开。

在框618中,启动过程600可以包括在达到最大开度设定点时完全打开中压主蒸汽控制阀170,并且关闭中压旁通压力控制阀178、中压旁通喷淋水隔离阀184和中压旁通喷淋水控制阀182,其中阀关闭可以利用被配置成使阀的阀致动器减压的致动器弹簧来实现。在框620中,启动过程600可以包括当高压旁通压力控制阀154达到最小开度设定点时将高压涡轮控制改变为入口压力控制(IPC)模式,并且关闭高压旁通压力控制阀154、高压旁通喷淋水隔离阀156和高压旁通喷淋水控制阀158,其中阀关闭可以利用被配置成使阀的阀致动器减压的致动器弹簧来实现。

在框622中,启动过程600可以包括在到达最小位置时关闭低压旁通压力控制阀208,并且关闭低压旁通喷淋水隔离阀214和低压旁通喷淋水控制阀212,其中阀关闭可以利用被配置成使阀的阀致动器减压的致动器弹簧来实现。在某些实施方案中,在前述启动过程600中,可以通过使用公共HPU 18对阀的阀致动器(例如,致动器缸)加压来实现阀打开,而可以利用被配置成使阀的阀致动器(例如,致动器缸)减压的致动器弹簧来实现阀关闭,反之亦然。前述启动过程600是系统10的一个可能示例。然而,可以多种方式使用公共HPU18以促进启动过程600。

图6是系统10的蒸汽涡轮系统16的停机过程630的实施方案的流程图。如图6所示,停机过程630可以包括引发停机命令并且开始与蒸汽流量减少成比例地卸载蒸汽涡轮系统16(框632)。在框634中,停机过程630可以包括当燃气涡轮系统12达到阈值负载(例如,40%负载)时触发停止命令,改变控制(例如,停止入口压力控制(IPC)模式)并且关闭中压主蒸汽控制阀170,开始调节高压旁通压力控制阀154,打开高压旁通喷淋水隔离阀156并且开始调节高压旁通喷淋水控制阀158。在框636中,停机过程630包括当高压主蒸汽控制阀146开度达到最小蒸汽涡轮负载时,开始关闭中压主蒸汽控制阀170,开始调节高压旁通压力控制阀154,打开中压旁通喷淋水隔离阀184并且开始调节中压旁通喷淋水控制阀182。在框638中,停机过程630包括当中压主蒸汽控制阀170和高压主蒸汽控制阀146处于相同的打开位置时关闭(例如,同时关闭)所有主阀(例如,146、148、170、172和196)。在框640中,停机过程630包括在达到最小开度设定点时关闭所有旁通阀(例如,154、156、158、178、180、182、184、208、210、212和214)。在某些实施方案中,在前述停机过程630中,可以通过使用公共HPU 18对阀的阀致动器(例如,致动器缸)加压来实现阀打开,而可以利用被配置成使阀的阀致动器(例如,致动器缸)减压的致动器弹簧来实现阀关闭,反之亦然。

图7是系统10的蒸汽涡轮系统16的蒸汽涡轮跳闸过程650的实施方案的流程图。如图7所示,蒸汽涡轮跳闸过程650可以包括响应于蒸汽涡轮跳闸而关闭(例如,同时关闭)所有主阀(例如,146、148、170、172和196)(框652)。在框654中,蒸汽涡轮跳闸过程650包括打开(例如,同时打开)中间计算位置处的所有旁通阀(例如,154、156、158、178、180、182、184、208、210、212和214)以释放压力并且控制出口温度。在框656中,蒸汽涡轮跳闸过程650包括在达到最小开度设定点时关闭所有旁通阀(例如,154、156、158、178、180、182、184、208、210、212和214)。在某些实施方案中,在前述蒸汽涡轮跳闸过程650中,可以通过使用公共HPU 18对阀的阀致动器(例如,致动器缸)加压来实现阀打开,而可以利用被配置成使阀的阀致动器(例如,致动器缸)减压的致动器弹簧来实现阀关闭,反之亦然。

所公开的实施方案的技术效果包括使用公共HPU 18来控制主控制系统132的主阀(例如142、166和196)和旁通控制系统134的旁通阀(例如150、174和204)两者的操作。公共HPU 18向系统132和134两者提供相同的益处,同时还减少不必要的冗余,从而减少整个系统10的占有面积并且改善系统10的操作。例如,可以基于两个系统132和134的更多要求来配置公共HPU 18,使得基本上超过两个系统132和134的更少要求来提高可靠性和性能。在某些实施方案中,公共HPU 18可以用单一液压流体(诸如自熄性耐火液压流体)操作。

如以下阐述的,以上详细描述的主题可以由一个或多个条款来限定。

在某些实施方案中,一种系统包括具有罐、泵组件、蓄能器组件和集管的液压动力单元。罐被配置成存储公共液压流体。泵组件被配置成从罐泵送公共液压流体以提供加压液压流体。蓄能器组件被配置成存储加压液压流体。集管联接到泵组件和蓄能器组件,其中集管被配置成将加压液压流体供应到蒸汽涡轮系统的一个或多个主阀和一个或多个旁通阀。

根据前述条款所述的系统,其中公共液压流体包括自熄性耐火液压流体。

根据任一前述条款所述的系统,其中自熄性耐火液压流体包括磷酸酯流体、合成非水三芳基磷酸酯流体、磷酸三二甲苯酯、磷酸三二甲苯酯和磷酸叔丁基苯基酯、具有15%至25%的磷酸三苯酯的磷酸叔丁基苯基酯、具有小于5%的磷酸三苯酯的磷酸叔丁基苯基酯,或它们的任何组合。

根据任一前述条款所述的系统,其中自熄性耐火液压流体具有大于520摄氏度的自燃温度。

根据任一前述条款所述的系统,其中液压动力单元被配置成将公共液压流体加压到足以操作一个或多个主阀和一个或多个旁通阀的压力。

根据任一前述条款所述的系统,其中压力为至少1500psig。

根据任一前述条款所述的系统,其中液压动力单元包括热系统,该热系统被配置成控制公共液压流体的温度。

根据任一前述条款所述的系统,其中液压动力单元包括调节系统,该调节系统具有被配置成调节公共液压流体的一个或多个过滤器和/或调节介质。

根据任一前述条款所述的系统,其中蓄能器组件包括多个蓄能器,并且蓄能器组件被配置成存储足够量的加压液压流体以操作一个或多个主阀和一个或多个旁通阀。

根据任一前述条款所述的系统,该系统包括蒸汽涡轮系统的主控制系统和旁通控制系统,其中主控制系统包括一个或多个主阀,并且旁通控制系统包括一个或多个旁通阀。

根据任一前述条款所述的系统,该系统包括联接到主控制系统的跳闸系统,其中跳闸系统包括一个或多个跳闸阀。

根据任一前述条款所述的系统,其中一个或多个主阀包括高压主阀、中压主阀和低压主阀,其中一个或多个旁通阀包括高压旁通阀、中压旁通阀和低压旁通阀。

根据任一前述条款所述的系统,该系统包括具有高压涡轮、中压涡轮和低压涡轮的蒸汽涡轮系统。

根据任一前述条款所述的系统,该系统包括蒸汽涡轮系统、燃气涡轮系统和热回收蒸汽发生器(HRSG),该热回收蒸汽发生器被配置成由来自燃气涡轮系统的废气产生用于蒸汽涡轮系统的蒸汽。

根据任一前述条款所述的系统,其中液压动力单元包括监测系统和控制系统,其中监测系统被配置成从液压动力单元中的一个或多个传感器获得反馈,并且控制系统被配置成至少部分地基于该反馈来控制液压动力单元。

在某些实施方案中,一种系统包括蒸汽涡轮、主控制系统、旁通控制系统以及联接到该主控制系统和该旁通控制系统的液压动力单元。主控制系统具有联接到蒸汽涡轮的一个或多个主阀。旁通控制系统具有联接到蒸汽涡轮的一个或多个旁通阀。液压动力单元被配置成以足以操作一个或多个主阀和一个或多个旁通阀的压力供应公共液压流体。

根据前述条款所述的系统,其中公共液压流体包括自熄性耐火液压流体。

根据前述条款所述的系统,其中自熄性耐火液压流体包括具有至少520摄氏度的自燃温度的磷酸酯流体,其中压力为至少1500psig。

根据任一前述条款所述的系统,其中液压动力单元包括罐、泵组件、蓄能器组件以及联接到该泵组件和该蓄能器组件的集管。罐被配置成存储公共液压流体。泵组件被配置成从罐泵送公共液压流体以提供加压液压流体。蓄能器组件被配置成存储加压液压流体。集管被配置成将加压液压流体供应到蒸汽涡轮的一个或多个主阀和一个或多个旁通阀。

在某些实施方案中,一种方法包括:将公共液压流体存储在液压动力单元的罐中;经由液压动力单元的泵组件从罐泵送公共液压流体以提供加压液压流体;以及经由液压动力单元的蓄能器组件存储加压液压流体。该方法还包括:经由液压动力单元的集管将加压液压流体供应到蒸汽涡轮系统的一个或多个主阀和一个或多个旁通阀,其中集管联接到泵组件和蓄能器组件。

本书面描述使用示例来公开本主题技术,包括最佳模式,并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明,包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何结合的方法。可申请专利的主题技术范围由权利要求书限定,并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件,或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件,则此类其他示例预期在权利要求书的范围内。

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06120116493701